整流器

AC 和 DC 是研究电荷流动时经常遇到的两个术语。交流电 (AC) 具有连续改变状态的特性。例如，如果我们考虑一个正弦波，电流在正半周内朝一个方向流动，在负半周内朝相反方向流动。另一方面，直流电 (DC) 只朝一个方向流动。

当施加交流信号时，产生直流信号或脉动直流信号的电子电路称为 整流器。本章详细讨论了基于运算放大器的整流器。

整流器的类型

整流器分为两种类型：半波整流器 和 全波整流器。本节详细讨论了这两种类型。

半波整流器是一种在输入的半个周期内输出正半周期、在输入的另一半周期内输出零输出的整流器。

下图显示了半波整流器的电路图。

请注意，上面显示的半波整流器的电路图看起来像一个反相放大器，另外还有两个二极管 D₁ 和 D₂。

下面将解释上面显示的半波整流器电路的工作原理

$$V_0=-\left(\frac{R_f}{R_1} ight)V_1$$

半波整流器的输入和输出波形如下图所示

从上图可以看出，我们讨论的半波整流器电路图将为正弦输入的负半周产生正半周，为正弦输入的正半周产生零输出

全波整流器在输入的两个半周的输出端产生正半周。

全波整流器的电路图如下图所示 −

上述电路图由两个运算放大器、两个二极管、D₁ 和D₂ 和五个电阻器，R₁ 至 R₅。上面显示的全波整流器电路的工作原理如下所述 −

$$V_{01}=-\left(\frac{R_2}{R_1} ight)V_i$$

观察到第一个运算放大器的输出连接到电阻器 R₄，该电阻器连接到第二个运算放大器的反相端。第二个运算放大器的非反相端电压为 0 V。因此，带有电阻器 R₄ 和 R₄ 的第二个运算放大器充当反相放大器。
第二个运算放大器的输出电压将为

$$V_0=-\left(\frac{R_5}{R_4} ight)V_{01}$$

代入上述等式中的 $V_{01}$ 值，我们得到 −

$$=>V_{0}=-\left(\frac{R_5}{R_4} ight)\left \{ -\left(\frac{R_2}{R_1} ight)V_{i} ight \}$$

$$=>V_{0}=\left(\frac{R_2R_5}{R_1R_4} ight)V_{i}$$
因此，对于正弦输入的正半周，全波整流器的输出将为正半周。在这种情况下，输出的增益为$\frac{R_2R_5}{R_1R_4}$。如果我们考虑$R_{1}=R_{2}=R_{4}=R_{5}=R$，则输出的增益将为 1。
对于正弦输入的负半周，第一个运算放大器的输出将为正。因此，二极管 D₁ 和 D₂ 将分别反向偏置和正向偏置。
第一个运算放大器的输出电压将为 −

$$V_{01}=-\left(\frac{R_3}{R_1} ight)V_{i}$$

第一个运算放大器的输出直接连接到第二个运算放大器的同相端。现在，第二个运算放大器带有电阻器 R₄ 和 R₅，用作 非反相放大器。

第二个运算放大器的输出电压将为 −

$$V_{0}=\left(1+\frac{R_5}{R_4} ight)V_{01}$$

代入上述等式中的 $V_{01}$ 值，我们得到

$$=>V_{0}=\left(1+\frac{R_5}{R_4} ight) \left\{-\left(\frac{R_3}{R_1} ight)V_{i} ight \} $$

$$=>V_{0}=-\left(\frac{R_3}{R_1} ight)\left(1+\frac{R_5}{R_4} ight)V_{i}$$
因此，全波整流器的输出对于正弦输入的负半周也将是正半周。在这种情况下，输出增益的幅度为$\left(\frac{R_3}{R_1} ight)\left(1+\frac{R_5}{R_4} ight)$。如果我们考虑 $R_{1}=2R_{3}=R_{4}=R_{5}=R$，则输出的增益将为 1。

全波整流器的输入和 输出波形 如下图所示

如上图所示，我们考虑的全波整流器电路图对于正弦输入的正半周期和负半周期都只产生 正半周期。